利用數(shù)字隔離器技術(shù)增強工業(yè)電機控制性能
隔離用戶及敏感電子部件是電機控制系統(tǒng)的重要考慮事項。安全隔離用于保護用戶免受有害電壓影響,功能隔離則專門用來保護設備和器件。電機控制系統(tǒng)可能包含各種各樣的隔離器件,例如:驅(qū)動電路中的隔離式柵極驅(qū)動器;檢測電路中的隔離式ADC、放大器和傳感器;以及通信電路中的隔離式SPI、RS-485、標準數(shù)字隔離器。無論是出于安全原因,還是為了優(yōu)化性能,都要求精心選擇這些器件。
雖然隔離是很重要的系統(tǒng)考慮,但它也存在缺點:會提高功耗,跨過隔離柵傳輸數(shù)據(jù)會產(chǎn)生延遲,而且會增加系統(tǒng)成本。系統(tǒng)設計師傳統(tǒng)上求助于光隔離方案,多年來,它是系統(tǒng)隔離的當然選擇。最近十年來,基于磁性(變壓器傳輸)方法的數(shù)字隔離器提供了一種可行且在很多時候更優(yōu)越的替代方案;從系統(tǒng)角度考慮,它還具備系統(tǒng)設計師可能尚未認識到的優(yōu)點。
本文將討論這兩種隔離解決方案,重點論述磁隔離對延遲時序性能的改善,以及由此給電機控制應用在系統(tǒng)層面帶來的好處。
隔離方法光耦利用光作為主要傳輸方法,如圖1所示。發(fā)送側(cè)包括一個LED,高電平信號開啟LED,低電平信號關(guān)閉LED。接收側(cè)利用光電檢測器將接收到的光信號轉(zhuǎn)換回電信號。隔離由LED與光電檢測器之間的塑封材料提供,但也可利用額外的隔離層(通?;诰酆衔?予以增強。
圖1. 光耦結(jié)構(gòu)